Het probleem van ruimteafval — Hoe we onze weg naar de ruimte blokkeren
Sinds het begin van het ruimtetijdperk in de jaren vijftig vullen we de ruimte met raketten, satellieten en vuilnis. En op een dag zullen we de gevolgen onder ogen moeten zien. Wat is het en kunnen we stoppen met het vervuilen van de ruimte? Laten we dat eens uitzoeken.
Inhoud
- Wat is ruimteafval?
- Hoeveel ruimteafval is er?
- Waar komt dat ruimteafval vandaan?
- Waarom is ruimtepuin een probleem?
- Schadegevallen in verband met ruimteafval
- Kunnen we van het ruimteafval afkomen?
- Kaart van ruimteafval
Wat is ruimteafval?
Ruimteafval of ruimteschroot zijn ongewenste voorwerpen of materialen die door mensen in de ruimte worden achtergelaten — zoals onderdelen van oude satellieten. Hier zijn enkele voorbeelden van objecten die we in de ruimte aantreffen:
- afgedankte rakettrappen;
- Schroeven en bouten;
- Van een ruimteschip afkomstige stukjes verf;
- Een handschoen;
- Een deken;
- Een tandenborstel;
- Een tang;
- Een gereedschapstas ter grootte van een aktetas.
Ruimteafval verwijst voornamelijk naar voorwerpen in een baan om de aarde, maar de mensheid slaagt erin overal afval achter te laten — ook op de maan.
Hoeveel ruimteafval is er?
In augustus 2022 meldde de ESA ongeveer 31.870 brokstukken die door 'Space Surveillance Networks' worden gevolgd. Maar niet alle ruimtepuin wordt opgespoord en in kaart gebracht. Onze observatiesystemen kunnen alleen ruimteobjecten waarnemen met een diameter van meer dan 10 cm in een lage baan om de aarde en meer dan 1 m in een geostationaire baan. Op basis van statistische modellen zijn er ongeveer 131 miljoen niet gespoorde stukjes (de meeste zijn tussen de 1 mm en 1 cm groot).
Toename van ruimteafval in aantallen
Het aantal geregistreerde objecten in een baan om de aarde is de afgelopen decennia relatief lineair gestegen. Hier is de geschatte hoeveelheid puin in een baan om de aarde volgens IAA Situation Report on Space Debris.
- 1993: 7.700 objecten
- 2001: 8.700 objecten
- 2005: 10.300 objecten
- 2013: 16.600 objecten
- 2016: 17.700 objecten
- 2022: 31.870 objecten
Waar komt dat ruimteafval vandaan?
Ruimteafval is het resultaat van het lanceren van raketten en satellieten in de ruimte door de mens. Raketlanceringen laten boosters, kappen, tussentrappen en andere brokstukken achter in een baan om de aarde. Satellieten hebben een beperkte levensduur, houden er uiteindelijk mee op en worden dan stukken metaal die in de ruimte zweven. Astronauten verliezen wat spullen in de ruimte — zoals hun gereedschap, terwijl ze ruimtevaartuigen repareren.
Soms is ruimteafval het gevolg van botsingen van satellieten. Als satellieten op elkaar botsen, kunnen ze in duizenden stukjes uiteenvallen, waardoor er weer veel nieuwe brokstukken ontstaan. Bovendien hebben sommige landen zoals de VS, China en India ASAT's (anti-satelliet wapens) gebruikt om satellieten op te blazen, waardoor er duizenden nieuwe brokstukken ontstaan.
Waarom is ruimtepuin een probleem?
De grootste bedreiging van ruimteschroot is momenteel mogelijke schade aan actieve satellieten, ruimtevaartuigen en het International Space Station. Ondertussen luiden de voorspellingen over de mogelijke bedreiging ervan voor het ruimteonderzoek in de toekomst anders.
De hoeveelheid ruimteafval groeit vooral in een lage baan om de aarde. De mensheid vergroot daar voortdurend het aantal satellieten, wat leidt tot een grotere kans op botsingen. Om een botsing te voorkomen moeten satellieten de stukken ruimtepuin zien te ontwijken. Elk jaar voeren alle satellieten (inclusief het ISS) honderden manoeuvres uit om botsingen te vermijden.
Sommige bronnen beweren dat het toenemende puin baanoperaties duurder en lastiger zal maken. Satellieten zullen meer ontwijkingsmanoeuvres moeten uitvoeren, waardoor ze moeilijker te gebruiken zijn. Ze zullen ook extra brandstof nodig hebben voor deze manoeuvres en eventueel schilden om essentiële delen te beschermen.
Andere onderzoekers menen dat ruimtepuin na 2055 een ernstig probleem wordt, waardoor verder ruimteonderzoek bijna onmogelijk wordt. Volgens hen is er dan zoveel puin in de lage omloopbanen dat maatregelen om dat te verminderen zinloos zijn.
Wat is het Kessler-syndroom?
Het Kessler-syndroom (of botsingscascade) is een scenario waarbij er te veel ruimteafval in een baan om de aarde is, waardoor steeds meer objecten op elkaar botsen en er meer puin ontstaat. Daarom zou de kans op verdere botsingen toenemen. Uiteindelijk leidt dat ertoe dat de baan om de aarde onbruikbaar wordt. Je kunt iets van deze theorie zien in de film Gravity. Het Kessler-syndroom is genoemd naar Donald Kessler, een NASA-wetenschapper, die dit idee in 1978 lanceerde.
Schadegevallen in verband met ruimteafval
Laten we, nu we de theorieën kennen, eens kijken naar de echte ongelukken waarbij ruimteafval betrokken is.
Ruimteschroot raakt het ISS
Sinds 1999 heeft het International Space Station meer dan 25 keer zijn koers gewijzigd om bekende brokstukken te ontwijken. Toch heeft dit het ISS niet helemaal weten te redden. In 2019 waren er meer dan 1.400 geregistreerde inslagen van meteoroïden en ruimtepuin met het ISS. Ze beschadigden verschillende onderdelen, waaronder zonnepanelen, Amerikaanse en Russische ramen, radiatoren en dergelijke.
Ruimteafval raakt de maan
In 2022 trof een stuk ruimteafval voor het eerst het maanoppervlak. De bovenste trap van een in 2014 gelanceerde Chinese raket raakte op 4 maart 2022 de achterkant van de maan. Niemand zag de inslag, maar volgens computersimulaties landde het stuk van de raket ergens bij de Hertzsprung-krater en zou het een krater van ongeveer 20 m doorsnee moeten hebben achtergelaten.
Ruimteafval raakt de aarde
Hoewel de meeste ruimteafval in de atmosfeer verbrandt, is het aardoppervlak toch meerdere malen door brokstukken geraakt. Maar daarbij werd geen noemenswaardige schade aangericht. Hier zijn enkele van die gevallen:
- Een van de vroegste geregistreerde gebeurtenissen vond plaats op 5 september 1962, toen een stuk van de Spoetnik IV neerkwam in Manitowoc, Wisconsin. Het stuk was 0,15 m groot en woog 9,5 kg.
- De eerste mens die gewond raakte door een (bijna) directe inslag van ruimteafval was Wu Jie, een 6-jarige Chinese jongen in 2002. Een stuk aluminium van 10 kg van de lancering van het Ziyuan-2B ruimtevaartuig trof een kaki-boom waaronder de jongen aan het spelen was. Wu Jie liep een gebroken teen en een zwelling op zijn voorhoofd op.
- Op 31 juli 2022 kwam de lege kerntrap van de Lange Mars-5B ongecontroleerd boven Indonesië en Maleisië in de atmosfeer. Veel mensen zagen dit, maar niemand raakte gewond.
Kunnen we van het ruimteafval afkomen?
Normaal gesproken cirkelt ruimteafval rond de aarde tot het weer in de atmosfeer komt en daar verbrandt. Afhankelijk van de hoogte van een object duurt dit een paar jaar tot duizenden jaren. Objecten lager dan 600 km kunnen na een paar jaar weer in de dampkring terechtkomen. Puin op 800 km hoogte kan eeuwenlang rond de aarde blijven cirkelen. Boven 1.000 km blijven ze duizenden jaren rond onze planeet draaien.
Maar we kunnen niet zomaar stoppen met het lanceren van spullen in de ruimte om het op te ruimen. De baan van de aarde is al vol met allerlei voorwerpen en ook zonder nieuwe lanceringen worden het er nog veel meer, omdat ze met elkaar in botsing komen. Naar berekening neemt alleen het aantal stukken met een diameter tussen 10 en 20 cm met een factor 3,2 toe.
We kunnen dus duidelijk niet wachten tot alle ruimtepuin vanzelf verdwijnt. Momenteel werken over de hele wereld bedrijven aan het verwijderen van oude satellieten uit een baan om de aarde om ze terug te slepen in de atmosfeer, waar ze zullen verbranden. Deze projecten werken onder andere met een harpoen, een net, magneten en zelfs met lasers!
De eerste missie staat gepland voor 2025, wanneer de ESA een vierarmige robot-afvalverzamelaar lanceert om een enkel stuk puin, Vespa genaamd, te verwijderen. Volgens het plan zal de sonde Vespa grijpen en de atmosfeer in sleuren, waar ze beiden zullen verbranden. De missie kost € 120 miljoen.
Een andere meer realistische en goedkopere methode is om objecten niet in een baan om de aarde te laten als ze niet meer bruikbaar zijn. Hiervoor bestaan internationale richtlijnen van het Inter-Agency Space Debris Coordination Committee (IADC).
Kaart van ruimteafval
Je kunt zelf ook wat ruimteafval opsporen. Gebruik een kaart van ruimteafval die een 3D-model toont van de satellieten in een baan om de aarde (inclusief brokstukken en niet meer actieve satellieten). Of neem een satelliet tracker app waarmee je wat ruimteschroot kunt volgen. Je kunt ze vinden door in de rechterbovenhoek van je scherm op het satellietpictogram in het gedeelte "Ruimtepuin" te tikken. Ook staat er bij de meeste brokstukken "DEB" aan het eind van hun naam.
Conclusie: Ruimteafval of ruimtepuin is door de mens gemaakt materiaal dat in de ruimte achterblijft. Ze omvatten een breed scala aan objecten, van dode satellieten tot een enkele tandenborstel. Als de mens de baan van de aarde blijft vervuilen, zal in het ergste geval ruimteonderzoek onmogelijk worden. Ruimtevaartbedrijven werken aan een oplossing voor dit probleem.
